基于工厂供配电系统中谐波治理的分析

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1、基于工厂供配电系统中谐波治理的分析（天津辰力工程设计有限公司300400）摘要：近年来，随着工业现场对非线性负载的需求逐年递增，由其带来的电网谐波危害也H益引起业内人士的广泛关注。木文分析了工厂供配电系统的产生，阐述了工厂供配电系统的危害，并从提高工厂供配电系统的功率因素、采取谐波抑制措施两个方面，详细分析了工厂供配电系统的谐波治理措施。关键词：工厂；供配电系统；谐波治理在现代工厂供配电系统中，存在大量的非线性负载，这会向电网中注入大量的非正弦电流，影响公用电网及工厂供配电系统的电能质量，导致公共连接点的高次谐波电压严重超标、电能质量下降，对工厂各类电气设备的正常运行产牛.极大影响。一、工

2、厂供配电系统谐波的产生及危害1.1谐波的产生谐波的产生主要与系统中的非线性负荷有关，工厂谐波的来源主要有两类：一类是非线性的R、L、C元件，另一类是高频特性的电力电子器件。供配电系统中常见的谐波源包括：硅整流器、晶闸管、电弧炉、变频设备等含电弧的设备，以及变压器、电抗器、电容器等铁芯具有磁饱和特性和暂态放电过程的设备。1.2谐波的危害性1.2.1对旋转电机的影响当谐波电流注入旋转电机时，会导致电机产生附加损耗。同时，由于谐波电流与电机旋转磁场相互作用产生的脉动转矩还可能引起电机的震动，进一步导致电机转轴发生扭曲，引发机械震动，发出较大的噪声和谐波过电压。1.2.2对工厂供配电系统电力设备的

3、影响谐波电压会造成变压器产生磁滞损耗和涡流损耗。另外谐波电流还会使铜损增加，使非对称性负荷的变压器历次电流的谐波分量大幅度增加，导致变压器的实际使用容量下降。1.2.3对通信的干扰和影响谐波通过电容耦合、电磁感应以及电气传导等方式感应到通信线路上，对附近的通信系统产生干扰，轻则可能导致无法正常通信，严重的则可能导致通信数据丢失以及系统失效。1.2.4对继电保护装置和自动装置的影响因为保护装置与自动控制设备通常以工业频率以及正弦波对工作电压和电流进行设计，谐波将对这些设备的正常工作条件产生干扰，严重吋可能引发事故。尤其是暂态过程中存在较长的衰减持续吋间，比如变压器合闸涌流中的谐波分量，因为其

4、幅值较大、谐波含量也较高，此吋就存在较高的几率导致继电保护装置发生误动作而影响正常供电，并造成额外的电能损耗。二、工厂供配电系统的谐波治理0前，对供配电系统的谐波治理从途径上分析，主要包括控制高次谐波发生源、优化供配电系统、加装谐波抑制装置三方面，从原理上分析，主要分为主动型和被动型两方面，其中，主动型是指设计不产生谐波的供配电变流设备，被动型是指在现有的供配电系统内部加装外加的谐波滤除装置。综合分析，对工厂供配电系统的谐波治理包括以下几个方面：2.1提高工厂供配电系统的功率因素2.1.1自然功率因素提高法自然功率因素提高法是在建设与规划之初，就从源头上充分考虑无功功率的自然因素提高。在进

5、行工厂供配电系统的规划和设计时，要经过严格的论证和考察，做好相应的容量分析，并充分考虑到工厂供配电系统的扩容和扩建，预留一定的备用。对于系统内部不可避免存在的一些频繁运行的大功率设备，尽量实现变频调速自动控制。2.1.2加装无功补偿装置自然功率因素提高法主要从源头上提升系统的功率因素，但对于供配电系统供电质量的改善，还需要加装相应的无功补偿装置。对于系统感性负载集中的地区，一般可以采用并联电容的方法来实现就地无功补偿，以奋效降低负载在进行能量交换时产生的无功功率，维持系统电压稳定。根据补偿容量、补偿方法、补偿区域的不同，工厂供配电系统的谐波补偿又可以分为以下三种：①个别补偿。对于钢铁厂、机

6、械厂等所需功率较大的工厂，不可避免的需要使用大功率电机设备，这些人型感性设备产生较多的无功功率，必须进行个别补偿，在相应的电机控制柜中必须加装单机无功电容补偿器。②分组补偿。分组补偿是B前工厂供配电系统中最常用的补偿方式之一，主要是将工厂供配电系统根据不同的线路进行分支，再按照分支进行分组补偿。分组补偿方式下，主要将相应的无功补偿设备安装于相应的线路前端，也即低压配电室前端的母线上，不仅能有效的提升线路功率因素，还具奋较高的补偿效率。③集中补偿。集中补偿主要应用于大型工厂的降压变电所中，一般是在变电所的高低压母线上集中进行补偿，通过安装各类动态无功补偿装置，来提升工程供配电系统的功率因素，

7、提高工厂供电电源的电能质量。2.2采取谐波抑制措施2.2.1被动型谐波抑制技术(1)加装无源滤波器无源滤波器成本较低，是0前工厂供配电系统中普遍使用的一种补偿方法，通过电容器、电抗器和电阻的组合来提供电力谐波的并联低阻通路，如下图1所示为•一个典型的无源滤波冋路。在上图1中，将电感和电容元件并联接入一个整流器的输入端，其中，电容元件主要用来降低直流侧的纹波，将直流电压维持在一个稳定的水平，电感元件主要用来降低整个整流过程